一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105888737A(43)申请公布日2016.08.24(21)申请号201610447986.6(22)申请日2016.06.21(71)申请人中国船舶重工集团公司第七〇三研究所地址150000黑龙江省哈尔滨市道里区洪湖路35号(72)发明人张立超何建元牛夕莹侯隆安王志强马海红赵旭东(74)专利代理机构大庆禹奥专利事务所23208代理人朱士文杨晓梅(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图4页(54)发明名称一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构(57)摘要本发明提出一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构。高温涡轮空气冷却动叶的叶身内部有冷却通道，叶片前缘处有带肋冷却通道，叶身中部设有蛇形冷却通道，叶片尾缘处设有矩阵式冷却通道，矩阵式冷却通道后接有梳齿状冷却通道，梳齿状冷却通道与叶片外部相通，叶根底部有前进气口和后进气口。本发明具有如下有益效果：根据工作条件要求并考虑工艺性设计的高压涡轮动叶，为降低叶片工作温度，在叶片前缘采用带肋冷却通道，在叶片中部采用蛇形冷却通道，叶片尾缘采用矩阵式冷却通道，这使叶片结构较全矩阵式冷却叶片简单，降低了制造难度，采用带冠叶片，减少气流的端部损失，提高了气动效率，同时减少了叶片的震动，增加了叶片的寿命。CN105888737ACN105888737A权利要求书1/1页1.一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构，包括高温涡轮空气冷却动叶叶片的枞树形叶根(6)、叶冠(5)、叶型压力面(1)、叶型吸力面(2)、叶片前缘(3)和叶片尾缘(4)，以及叶身向叶根、叶冠的过渡圆角，其特征在于：高温涡轮空气冷却动叶的叶身内部有冷却通道，叶片前缘(3)处有带肋冷却通道(9)，叶身中部设有蛇形冷却通道(10)，叶片尾缘(4)处设有矩阵式冷却通道(12)，叶根(6)底部有前进气口(7)和后进气口(8)，叶片尾缘(4)采用双尾缘设计，开有劈缝。2.根据权利要求1所述的一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构，其特征在于：叶身前缘(3)布置带肋冷却通道(9)，所述的带肋冷却通道(9)，起始于前进气孔(7)，在叶身中贯通叶根(6)和叶身前缘(3)，并在接近叶冠(5)处通过L形拐角后与矩阵式冷却通道(12)相连，该通道外形根据叶型壁厚度及叶型外部的沿径向扭曲规律设计。3.根据权利要求1所述的一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构，其特征在于：所述的蛇形冷却通道(10)，是由若干个直通道与的U形拐角连接组成，首个直通道起始于后进气孔(8)，最后一个直通道与矩阵式冷却通道(12)相连，蛇形冷却通道(10)的设计与分布决定于叶型壁厚与叶片外部的扭曲规律。4.根据权利要求1所述的一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构，其特征在于：所述的矩阵式冷却通道(12)，由叶片尾缘(4)两侧壁面上的肋片在通道中交错而成，在矩阵式冷却通道(12)后接有梳齿状冷却通道(11)，梳齿状冷却通道(11)与叶片外部相通。2CN105888737A说明书1/2页一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构[0001]技术领域：本发明涉及燃气轮机领域，具体涉及一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构。[0002]背景技术：随着现代燃气轮机技术的发展，燃气轮机涡轮进口温度不断提高，当前耐热材料的研发速度已不能满足涡轮进口温度的要求，为保证涡轮叶片在高温环境下正常运行，达到设计寿命，必须采用先进、高效的冷却技术降低涡轮叶片温度，叶片冷却技术可分为内部冷却与外部冷却两种，内部冷却即冷却空气于叶片内部通道强化对流换热吸收叶片热量，外部冷却是指通过冷却空气隔绝高温燃气与叶身的直接接触。动叶为旋转工作叶片，只能采用内部冷却技术，动叶内部的冷却结构主要有带肋蛇形冷却通道、矩阵式等，蛇形冷却通道可以看作若干直通道流程与U形拐角连接组合而成的冷却结构，因其结构简单且冷却效果较好，得到了广泛的应用，矩阵式冷却通道首先由苏联设计并使用，其上下壁面的肋片交错布置，形成网格状的结构，该结构具有较大的换热面积和较强的换热能力，但流动阻力也较大。[0003]采用矩阵式冷却通道的叶片冷却效率较高，但因结构复杂，导致叶片制造难度大，采用精密铸造方法的高压涡轮动叶铸造成功率仅在60%-70%，而采用蛇形冷却通道的叶片因其结构简单，制造难度较小。[0004]发明内容：为了解决上述问题，本发明旨在提出一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构。[0005]本发明的技术方案是：一种新型高压涡轮动叶空气冷却结构，包括高温涡轮空气冷却动叶叶片的枞树形叶根、叶冠、叶型压力面、叶型吸力面、叶片前缘和叶片尾缘，以及叶身向叶根、叶冠的过渡圆角，高温涡轮空气冷却动叶的叶身内部有冷却通道，叶片前缘处有带肋冷却通道，叶身中部设有蛇形冷却通道，叶片尾缘处设有矩阵式